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金屬受到外力作用后,首先產生彈性變形,當外力增加到某一極限時,開始由彈性變形過度到塑性變形。隨著外力的繼續增大,塑性變形也繼續增加。塑性變形條件就是材料由彈性狀態進入塑性狀態的條件。
在材料拉伸實驗中,當拉伸應力等于材料的屈服極限時,就產生塑性變形,對一定材料在特定的實驗條件下的道德屈服極限為一定值。材料實驗的條件是;變形溫度為室溫;變形程度很小,試件產生殘余伸長為原始長度的0.2%;變形速度小,對于一般材料,試驗機所產生的變形速度僅為u=6×10-4S-1。因此在材料力學中得到的屈服極限時有條件的屈服極限。
軋制時使金屬產生塑性變形也有一屈服極限,即成為變形阻力。顯然用材料力學中的屈服極限時不對的,一次軋制時的加工條件與材料力學實驗條件有很大區別。例如,軋制時溫度在900~1100℃,變形程度達50%,變形速度可達10×10s-1,而且軋制時應力狀態很復寬展受到接觸面上摩擦力的限制,使變形區內的金屬呈三向壓應力狀態。
變形區內各點的應力狀態是不均勻的。在有前后漲力軋制時,變形區中部呈三向壓應力狀態,靠近入口和出口處,由于張力的作用,金屬呈一向拉應力和兩向壓應力狀態,如圖2-4所示。變形區內應力狀態的形成,主要是由于接觸弧上單位壓力和摩擦力的影響。單曹成應力狀態分布不均勻的現象,則受到很多因素的影響。
變形能定值理論認為,于是出于應力狀態的物體中的某一點進入塑性狀態,必須時改點的彈性形狀變化為能達到材料所允許的極限值,并且該極限值和應力狀態的種類無關,而為一常數。由變形能定值理論可推到初軋件產生塑性變形的條件——塑性方程式。
(a1-a2)2+(a2-a3)2+(a3-a1)2=2a2
式中a1,a2,a3——三個主應用;
a——金屬塑性變形阻力,它只決定于材料種類(化學成分)及變形條件(變形溫度,變形程度,變形速度),而與盈利狀態無關。
由于三個主應力是按其大小順序定義的,即有a1>a2>a3,所以中間主應力a2的值
可能等于a1,較小也不會小于a3.為老應用方便,塑性方程可簡化為
a1—a3=βa
式中,β為考慮中間主應力a2的影響系數,β值在1~1.5范圍內變化板帶軋制時,可取β=1.15.
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